Оценка экологического риска прибрежных территорий от процесса абразии Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

УДК 624.131.1(478.9)

ОЦЕНКА ЭКОЛОГИЧЕСКОГО РИСКА ПРИБРЕЖНЫХ ТЕРРИТОРИЙ ОТ ПРОЦЕССА

АБРАЗИИ

Садыкова Г.Э., Иваненко Т. А.

Академия Строительства и Архитектуры КФУ им.В.И.Вернадского,г.Симферополь, ул. Киевская 181

E-mail: gulchere@ukr.net; sapronovat@mail.ru

Аннотация: В работе рассмотрены результаты анализа эколого-геологических условий и мониторинговых исследований прибрежных территорий Крыма. Проведена оценка абразионного риска для перспективных для использования участков западного побережья Крыма. Рассчитан полный и удельный (приведенный к единице площади) экономический риск потерь, обусловленных разрушением или повреждением территории в зоне воздействия абразии.

Ключевые слова: оценка природного риска, Западный берег Крыма, экзогенные геологические процессы, абразия

Введение

Современные природные экзогенные процессы, которые проявляются повсеместно, являются одним из источников природного риска.

Риск потери прибрежных территорий при проявлении экзогенных геологических процессов (ЭГП), различных по занимаемой площади и объему, является одним из ведущих факторов при решении градостроительных, проектных и других задач, размещении зданий, сооружений и других объектов хозяйства - от отдельных строительных объектов до их систем в пределах небольших градостроительных образований и населенных пунктов.

В береговой зоне западного побережья Крыма наиболее распространенными природными ЭГП являются развитие эрозии, абразии, оползней и обвалов, разрушение берега, являющихся источниками риска. Эти условия определяют специфику и детальность локальной оценки природных экологических рисков применительно к прибрежным территориям Крыма.

Анализ исследований и публикаций

Принципы и методы оценки опасности и риска, связанные с проявлением экзогенных геологических процессов, в настоящее время разработаны слабо. Анализом состояния этой проблемы занимался ряд авторов. Среди них можно выделить работы А. Л. Рагозина, А. И. Шеко, В. С. Круподерова и др [1]. Подходы к изучению опасности и риска разнообразны. Ряд авторов Л. В. Бахирева, В. И. Осипова, Г. Л. Кофф [2] определяют геологический риск как вероятность проявления природных и техногенных геологических процессов в определенном районе. Е. П. Емельянова [3] определила интенсивность развития ЭГП как количество форм на единицу длины или площади, а также длины или площади, занятой ЭГП, от общей длины или площади обследованной территории. В настоящее время в качестве количественного показателя оценки интенсивности проявления ЭГП используется пораженность территории процессом, которая оценивается площадным или линейным коэффициентом. Коэффициент пораженности является не только количественным показателем

интенсивности проявления процесса, но и в интегральной форме характеризует взаимодействие всех факторов, степень их влияния на данный процесс. Классификация рисков А. Л. Рагозина [4] включает в себя ряд таксономических единиц: классы, группы, типы. Все риски подразделяются на три класса: природные, социальные и природно-социальные. Классы подразделяются на группы. В классе социальных рисков выделяют две группы: природные и техноприродные. В группе природных рисков выделяют гидрогеологический,

метеорологический, космический, смешанный, а в группе социальных рисков - горнодобывающий, химический, машиностроительный, автодорожный и т. д. Среди генетических типов выделены: сейсмический, оползневой, селевой и т. д. Риски различаются по масштабу и характеру воздействия, полноте учета, форме проявления, сфере фиксации, уровню воздействия на человека и экономику. Основным принципом оценки опасности воздействий ЭГП и риска является вероятностная оценка проявления того или иного процесса на территории. Кроме нее, учитываются также и энергетические характеристики процессов (скорость развития, площадь, на которой они проявляются, и т. д.).

Постановка задач исследований

Цель данной работы заключалась в комплексном изучении эколого-геологических условий и результатов мониторинговых исследований прибрежных территорий Крыма для выявления показателей при оценке природных рисков.

Объектом исследований является сложная система прибрежной зоны, состоящая из подсистем суши, моря и берега, где размещены разнообразные природные ресурсы и взаимодействуют природные, экономические и социальные процессы. Такой объект предполагает не только комплексный (интегрированный) подход к управлению экологической ситуацией и использованием природных ресурсов, но дает и определенные преимущества.

Предметом исследования является оценка риска потери территории в результате воздействия

процесса абразии на семи участках западного побережья Крыма.

Изложение материала и результаты

Оценка риска или анализ абразионного риска - это, прежде всего, современный механизм принятия научно обоснованных решений по уменьшению негативных последствий

берегоразрушительных процессов с использованием ясных (для специалистов, лиц, принимающих решения и заинтересованной общественности) количественных показателей возможных социальных, экономических и экологических потерь. Под абразионным риском понимаются возможные экономические, социальные и (или) экологические потери, связанные с разрушением берегов морей, озер и водохранилищ под воздействием многочисленных негативных синергетически связанных денудационно-аккумулятивных

процессов.

Основные этапы общей процедуры такого анализа включают прогноз берегоразрушений, оценку абразионного риска и принятие управленческих решений по уменьшению риска в порядке, определяемом по его значениям. Наиболее показательной мерой абразионных физических и экономических рисков являются безвозвратные потери ценных прибрежных территорий с расположенными в их пределах объектами экономики. Величина риска напрямую зависит от скорости разрушения берега, выраженной через величину отступания береговой линии.

Интерес к прикладным научным аспектам риск-анализа различных опасностей и наносимых ими потерь объясняется во многом отсутствием в настоящее время разумной альтернативы решения многочисленных экологических проблем, связанных со сбалансированным, т.е. безопасным развитием отдельных территорий, отраслей хозяйства, особенно в районах развития опасных природных и техноприродных процессов [5,6,7]. Результаты оценки риска позволяют выражать в единых количественных и сравнимых между собой показателях разнообразную фактическую и прогнозную информацию об опасностях как природного, так и любого другого генезиса, открывая возможность к научно обоснованному принятию управленческих решений при хозяйственном освоении прибрежных территорий Крыма.

Западный берег Крыма является малоосвоенной территорией для рекреационного природопользования. В настоящее время это побережье планируется под перспективную курортно-рекреационную застройку. Исследуемая территория располагается между мысом Лукулл на севере и г. Севастополь на юге (рис. 1).

На участке от г. Севастополя до оз. Кызыл-Яр средняя скорость абразии по результатам промеров створов на опорных абразионных участках составляла в период с 1976 по 1980 гг от

0,13 м до 0,38 м в год. Наиболее значительные отступания клифа происходят в устьях рек Кача и Альма, где размываются четвертичные суглинки. По мере подрезания волнами основания клифа, происходят обвалы, объемы которых достигают 2-3 тыс. м3. Обвалы наблюдаются в районе с. Берегового, мыса Керменчик, с. Андреевка, между устьями Кача и Бельбек. Относительно стабильными участками являются берега между мысом Лукулл и Керменчик, и на отрезке около 4-х км в районе пгт. Николаевка, где в разрезе пород преобладают песчаники и конгломераты [8,9,10,11]. Пляжи распространены повсеместно, ширина 10-15 м, у мысов сокращаются до нескольких метров, в отдельных точках, особенно после недавних обвалов, когда не успел перестроиться поперечный профиль берега, ширина достигает 30 метров. Колебания среднегодовой ширины пляжей по многолетним данным достигают 25 метров. В районе сел Береговое и Песчаное средняя ширина 15-20 метров, иногда сокращается до 10 м (участок от пансионата «Радуга» до с. Береговое) или расширяются до 30-ти (участок между с. Угловое и мысом Керменчик). Колебания среднегодовой ширины пляжей по многолетним данным достигают 25 метров. Высота береговых обрывов между оз. Кызыл-Яр и пгт. Николаевка колеблется от 8 до 20 метров, только в районе оползня у с. Берегового и мыса Керменчик обрывы поднимаются до 35 метров. Берег на всем протяжении активен, грунтовая дорога вдоль берега постоянно перемещается в сторону суши.

К югу от р. Альмы абсолютные отметки поверхности не спускаются ниже 30 метров, а южнее р. Качи приближаются к 40 метрам. Покровные галечники имеют от 2-х до 5-ти сцементированных слоев, общая мощность 10-15 метров. В разрезе так же наблюдаются песчаники, обваливающиеся на пляж крупными блоками, например, в с. Андреевка. Плотная цементация конгломерата и песчаника и в районе Альминских мысов, навалы глыб, как на пляже, так и в подводной части пляжа в значительной мере сокращают воздействие волнения [10].

Результаты проведенных автором наблюдений подтверждают, что наибольшая скорость горизонтальной абразии -3,5 м/год при ширине пляжа 6м на побережье Каламитского залива приурочена к суглинкам голоцена слабо литифицированным. Верхнеплиоценовые глины и нижнечетвертичные, местами сцементированные галечники, абрадируются медленнее - 0,67 - 1,43 м/год и 0,325 - 0,440 м/год. Это объясняется различной прочностью пород, установленной полевыми опытами. В верхнеплиоценовых глинах встречаются линзы песчаников и конгломертов, повышающие прочность пород в обрыве, что способствует образованию мысов и мысоподобных выступов (м. Лукулл, возле пос. Береговое).

Рис. 1. Обзорная схема территории исследований

При отсутствии штормов в 5 и более баллов абразионная деятельность характеризуется низкой интенсивностью и составляет в среднем от 0,1 до 0,8 м/год, но локально на отдельных участках западного района, например в с. Береговое, между озерами Богайлы и Кизыл-Яр, наблюдается размыв берега до 2-3 м в год с обвалами до 1000 м3. Абразионные процессы на побережье приводят к возникновению оползней на клифах и создают угрозу для отдыхающих в рекреационных зонах. Наблюдения за обвальными процессами в береговом клифе между с. Любимовка и озером Кизыл-Яр показали, что максимальная интенсивность обвальных процессов имела место на 2-х участках между

озерами Богайлы и Кизыл-Яр. Бровка клифа отступала тут в результате возникновения оползней до 1 м в год (в среднем), объемы оползней - до 1 тыс. м3. Значительные смещения фиксировались так же между долиной реки Кача и мысом Лукулл (9 участков). В районе села Андреевка после строительства трех бун, которые перехватили вдольбереговой поток наносов, значительно сократилась ширина пляжей на север от бун и усилился абразионный размыв подошвы клифа. Между селами Песчаное и Береговое объемы обвалов на незакрепленном участке составили 500600 м3. Между селами Береговое и пгт. Николаевка объемы обвалов - до 300 м3, на север от

пгт. Николаевка - до 200 м 3 (до озера Богайлы). Максимальная величина отступания клифа в результате абразии в 2006 году составила 2,5 метра в районе села Береговое [10].

Рассмотрим модель оценки природного риска для перманентной опасности типа абразия для отдельных участков Западного побережья Крыма.

Физический риск потери земель (Н) (1) и его удельное значение (Н) (2) устанавливаются прямо через скорость развития процесса по формулам:

я/(и )=уя • р(гп )• Р(ц) Ц (1)

К^^Щ (И ) = ЩИ* (2) ^ 0

Таблица 1.

Оценка природного риска в зоне воздействия абразионных процессов на Западном побережье Крыма

№ Наблюдаемый Литология участка Геол. Высота Его Ширина Гориз. Объем

п/п участок ин- абрадир. экспоз. пляжа в скорость отмыт.

декс обрыва, м осн. обрыва, м*** абразии, м/год** абр-ей масс, м3/пм в год

1 К северу от устья р. Бельбек Алевролиты, глины желтовато-бурые с К22 6-15.02 9 10-212 16 1,02 9.18

прослоями краснозема

2 Участок на левом склоне долины р. Суглинки темно-серые гумуссированные Q4 2.5 СЗЗ -273° 3-8 6 3,50 8.75

Кача

3 Участок между Глины желтовато-бурые

устьем р. Кача и пос. Кача твердые, с прослоями песчаника, гравийно- К23 20-26 23 ЮЗ - 267° 10-26 18 0,08 1.84

галечниковых

отложений

4 Участок между Галечники 5-ой

пос. Песчаное и Береговое (п/л Булганакской террасы с суглинистым Ql 7.3-8.3 8.1° ЮЗЗ -273 13-19 16 0,325 1.63

«Бурлючонок») заполнителем, местами сцементированные

5 Участок к северу от п. Песчаное Суглинки буровато-серые с прослоями и

линзами галечников, в основании разреза -глины буровато- Ql 8.8-9.9 9.3 ЗСЗ -282° 0-15 10 0,44 4.09

коричневые и красно-бурые

6 Участок между Глины желтовато-

с. Береговое -пгт. Николаевка бурые, суглинки серые и желтые с прослоями К23 8-11 10 З- 270° 13-20 17 0,07 0.66

гравийно-галечниковых

отложений

7 Участок между пгт. Николаевка Глины желтовато-бурые и буровато-коричневые

и оз. Богайлы с линзами и прослоями гравелисто- К23 6-11 9 З- 250° 15-20 18 0,16 1.44

галечниковых

отложений (мощностью

до 5 м)

** - средние величины по участкам; *** - в числителе пределы колебания показателей, в знаменателе их средние величины.

где Уи - линейная скорость развития процесса (м/год);

Р (Уи) - вероятность реализации этой скорости, численно равная ее статической вероятности (равна 1);

Р(Ь)= Ут(Н) = Ьи/Ы - геометрическая вероятность линейного поражения (уязвимость) территории при протяженности границы развития процесса Ьи и общей ее протяженности - Ы;

8о - площадь оцениваемой территории (ширина пляжа, м).

Результаты оценки природного риска в зоне воздействия абразии на семи участках западного побережья Крыма представлены в таблице 1.

Продолжение табл. 1.

№ Наблюдаемый Литология участка Ширина Линейная Протяженность Общая Физический Риск

п/п участок пляжа в скорость границ протяженность риск поражения

основании развития развития участка ^ , поражения территории

обрыва , (м ) процесса Уп , (м/год) процесса абразии Ьп , (м) (м) территории пляжа I (Н), (м2/ год) пляжа удельный I* (Н), (м2/ м*год)

1 К северу от устья р. Алевролиты, глины желтовато-

Бельбек бурые с прослоями краснозема 16 1,02 1900 3000 1938 121,12

2 Участок на Суглинки темно-

левом склоне серые 6 3,50 1200 1500 4200 700

долины р. Кача гумуссированные

3 Участок между устьем р. Кача Глины желтовато-бурые твердые, с

и пос. Кача прослоями песчаника, гравийно- галечниковых отложений 18 0,08 4600 5000 368 20,44

4 Участок между пос. Песчаное и Галечники 5-ой Булганакской

Береговое (п/л «Бурлючонок») террасы с суглинистым заполнителем, местами сцементированные 16 0,325 2500 3000 812,5 50,8

5 Участок к северу от п. Песчаное Суглинки буровато-серые с прослоями и линзами

галечников, в 10 0,44 800 1000 352 35,2

основании разреза

- глины буровато-

коричневые и

красно-бурые

6 Участок между с. Береговое -пгт. Николаевка Глины желтовато-бурые, суглинки серые и желтые с

прослоями 17 0,07 3700 4000 259 15,2

гравийно-

галечниковых

отложений

7 Участок между пгт. Николаевка и оз. Богайлы Глины желтовато-бурые и буровато-коричневые с линзами и

прослоями гравелисто- 18 0,16 4000 6000 640 35,5

галечниковых

отложений

(мощностью до 5

м)

Наименьший риск, связанный с потерей территории в результате абразии характерен для участков между устьем реки Кача и пгт. Кача, в районе села Песчаное, между селами Николаевка и Береговое и в районе озера Богайлы, наибольший -на высоких абразионно-оползневых участках в районе с. Любимовка и левом берегу реки Кача, что связано с природными особенностями: геолого-

геоморфологическим строением, шириной пляжной полосы и гидролитодинамическими условиями [12].

Полученные результаты оценки риска отражают реально существующую негативную ситуацию в пределах исследуемой территории, требующую принятия неотложных мер по снижению природного риска.

Выводы

1. На основании выполненных натурных исследований и приведенных научных обобщений можно сделать вывод, что природные процессы: геолого-геоморфологическое строение, гидроклиматические и гидролитодинамические условия формируют фоновое экологическое состояние пляжной полосы. Пляж является природной формой защиты берега, на котором гасится энергия прибойного потока и выступает ведущим параметром, отражающим экологическое состояние прибрежной рекреационной зоны. В связи ростом техногенного воздействия на прибрежную рекреационную зону, усиливаются негативные аспекты развития береговых процессов, которые проявляются в катастрофическом уменьшении ширины и нарушении состояния морских пляжных полос, являющихся основной защитой береговой полосы от размыва.

2. Результаты оценки природных рисков прибрежных территорий позволяют выражать в единых количественных и сравнимых между собой показателях разнообразную фактическую и прогнозную информацию об опасностях как природного так и техногенного генезиса.

3. Оценка физических рисков позволит проводить предварительное ранжирование различных по площади прибрежных территорий и объектов по степени эколого-инженерной опасности с учетом эффективности сооружений инженерной защиты для предотвращения опасных экзогенных геологических процессов и негативных факторов техногенной нагрузки на прилегающие к ним территории.

Список литературы

1. Шеко А.И., Круподеров В.С. Оценка опасности и риска экзогенных геологических процессов. - Геоэкология, 1994. - N 3.

2. Бахирева Л.В., Осипов В.И., Кофф Г.Л., Родина Е.Е. Геологический и геохимический риск как критерий геоэкологического нормирования территорий. - История взаимодействия общества и природы: факты и концепции. Тез. докл. Ч. 1. М., 1990

3. Емельянова Е.П. Основные закономерности оползневых процессов. - Е.П. Емельянова. -М.:Недра, 1972. - 310 с.

4 Оценка и управление природными рисками: тематический том; под ред. А.Л.Рагозина. - М.: Издательская фирма «КРУК», 2003. - 320 с.

5. Фокина Н.А. Антропогенные факторы процессов абразии // Строительство и техногенная безопасность. Вып. 15-16. 2006.-С. 138-142

6. Фокина Н.А. Изменение береговой линии по данным снимков космических систем ДДЗ // Строительство и техногенная безопасность. Вып. 33-34. 2010.-С. 304-312

7. Удовик В.Ф., Долотов В.В. Современное состояние и тенденции динамики береговой зоны в районе пляжа пос. Любимовка // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон и комплексное использование ресурсов шельфа. Вып. 20. 2009.-С. 92-100

8. Махаева Т.В. К геоморфологии и динамике берегов Западного Крыма // Геология побережья и дна Черного и Азовского морей в пределах УССР.-Вып.2.-К.: издательство Киевского университета, 1968.-С.160-167

9. Тихоненков Э.П., Саломатин В.Н., Романюк О.С. Составить кадастр надводной части берегов Крыма применительно к масштабу 1:200000.-Симферополь, 1988.-161с.

10. Рыжий М.Н., Сапронова З.Д., Иваненко Т.А., Артемьева А.М., Снегирев В.С. Комплексные мониторинговые исследования состояния берега и берегоукрепительных сооружений Западного Крыма // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон и комплексное использование ресурсов шельфа. Вып. 20. 2009.-С. 7-10

11. Шуйский Ю. Д. Основные закономерности морфологии и динамики западного берега Крымского полуострова / Ю.Д. Шуйский // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон и комплексное использование ресурсов шельфа. Вып. 13. 2005.-С. 62 — 72.

12. Садыкова Г. Э. Особенности оценки природных рисков прибрежных территорий / Г.Э. Садыкова, Т.А. Иваненко, З.Д. Сапронова // Строительство и техногенная безопасность. Вып. 39. - 2011.-С. 72—79.

Sadykova G.E., Ivanenko T.A.

THE ENVIRONMENTAL RISK ASSESSMENT OF COASTAL AREAS FROM THE ABRASION PROCESS

Summary: In the work process there were examined the analysis results of ecological-geological conditions and monitoring investigations of Crimea coastal areas. The assessment of abrasive risk for perspective for usage sections of Crimea west coast was made. Full and specific economical risk of losses, specified by the destruction and damage of the territory in the zone of abrasion impact, was calculated.

Keywords: assessment of natural risk, West coast of Crimea, exogenous geological processes, abrasion